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1 marzo 2016

2 Qualimac: desde 1996 controlando la calidad de las materias primas Qualimac es la Asociación para el control y la promoción de la calidad de las materias primas. Fundada en 1996, esta entidad pionera está formada por los fabricantes de piensos de Cataluña asociados a ASFAC y por otras empresas adheridas que tienen relación con el sector de las materias primas y la alimentación. El objetivo principal de Qualimac es el control sectorial de las materias primas destinadas a alimentación mediante la toma de muestras en diferentes puntos de abastecimiento y el análisis de los parámetros incluidos dentro de un Plan de control. Actividades básicas de Qualimac Actividades complementarias > Gestión de las no conformidades. > Intercambio de información con entidades homólogas. Previsión de barcos y control de las llegadas de mercancía importada. Planificación del muestreo > toma de muestras a cargo de un surveyor de control. Gestión de los análisis > envío de la muestra a un laboratorio acreditado. Comunicación de los resultados y registro en la web. > Formación específica: organización de jornadas temáticas de interés, envío de notas informativas, participación en seminarios, etc. > Gestión de una plataforma on-line de intercambio de datos analíticos. TELÉFONO web

3 Control de calidad del complejo soja, los diferentes parámetros y sus implicaciones en la alimentación de aves Jan van Eys Nutricionista, investigador y gerente técnico Consultor en nutrición animal Desde 2001 es el responsable de las operaciones sobre materias primas en la compañía G.A.N.S. (Global Animal Nutrition Solutions Inc.) y se ocupa de dar soporte técnico en formulación y registro de productos. Además tiene una larga trayectoria como consultor en diversas empresas del sector de alimentación animal. Anteriormente a su etapa de consultor, había ocupado cargos de Investigación y Desarrollo en Agribrands International, ejercido como profesor en la Universidad de Carolina del Norte y colaborado como experto en la FAO. 16:30 h 3 marzo 2016

4 Los productos de soja son a nivel mundial, principalmente como harina de soja (SBM, según sus siglas en inglés), haba de soja (FFSB, según sus siglas en inglés) o productos de soja con valor añadido, ingredientes básicos en las dietas de animales de granja, siendo especialmente importantes en avicultura La calidad de los productos de soja depende principalmente del tipo o método tecnológico de tratamiento a los cuales estos productos son sometidos en un principio para ser incorporados en la dieta. Aunque existe un gran número de tratamientos tecnológicos el parámetro clave que mide la calidad de la soja está directamente relacionado con los factores antinutricionales (ANFs, según sus siglas en inglés) presentes. En la producción animal moderna, la alimentación y la nutrición tienen un papel importante como factores claves en términos de rendimiento productivo de los animales y del retorno económico esperado. Este aspecto es particularmente evidente en la producción de aves de corral. En consecuencia, la calidad del pienso utilizado en las distintas fases de producción determina en gran medida el rendimiento del ave y los beneficios que de él se obtenga. Esta calidad del pienso depende ante todo de la de los ingredientes utilizados. Los productos de soja son a nivel mundial principalmente: harina de soja (SBM, según sus siglas en inglés), haba de soja (FFSB, según sus siglas en inglés) o productos de soja con valor añadido. Todos ellos ingredientes básicos en las dietas de animales de granja, siendo especialmente importantes en avicultura. En sus varias formas, y dependiendo de la zona geográfica o de la disponibilidad de otras fuentes de proteína, los productos de soja pueden representar de un 10 a un 25% de las dietas de aves y pretenden asegurar con ellos de un 25 a un 50% de los requerimientos proteicos. La calidad de los productos de soja depende principalmente del tipo o método tecnológico de tratamiento a los cuales estos productos son sometidos en un principio para ser incorporados en la dieta. A los niveles habituales de inclusión, entre un 10-25% de la dieta, la calidad de la soja usada es de enorme importancia para asegurarnos el mayor nivel de producción y de bienestar. Complejo soja 54

5 El parámetro clave que mide la calidad de la soja está directamente relacionado con los factores antinutricionales (ANFs, según sus siglas en inglés). Aunque existe un gran número de tratamientos tecnológicos el parámetro clave que mide la calidad de la soja está directamente relacionado con la presencia de factores antinutricionales (ANFs, según sus siglas en inglés) presentes, es decir, la concentración residual de ANF lábiles al calor y el efecto que estos ejercen sobre la digestión y el metabolismo. Los efectos negativos de los ANFs no solo conciernen a los componentes de la soja sino también a otros componentes de la dieta. La importancia de estos parámetros y su papel en la disminución de la salud del animal y en la calidad de sus rendimientos han sido demostrados (Lienes, 2000). Esta realidad ha llevado al desarrollo de numerosos tipos de análisis de calidad que son actualmente análisis rutinarios en el procedimiento de la identificación de productos de soja para ser utilizados en un pienso específico. Actualmente es necesario cuantificar el mayor número de estas mediciones y su correlación con los aspectos específicos de la utilización de los nutrientes para poder mejorar la flexibilidad de formulación y optimizar a la baja los costes de formulación. PRODUCTOS DE SOJA EN AVICULTURA Los productos de soja principalmente utilizados en las dietas de aves de corral son las harinas de soja (SBM, según sus siglas en inglés). El producto de soja más utilizado es el extracto de soja Hi-Pro por su contenido en aminoácidos y su mayor digestibilidad. De todos los productos de soja utilizados el más común es el extracto de soja Hi-Pro que, comparado con la SBM 44, no solo tiene un mayor contenido en aminoácidos sino también una mayor digestibilidad en parte debido a su bajo contenido en fibra. Es cierto que en algunas dietas de inicio se puede usar haba de soja (FFSB) si se ha realizado un tratamiento térmico adecuado con el que se consigue una cantidad significativa de energía en forma de aceite de soja. Otro ingrediente que recibe últimamente mucha atención es la harina de soja fermentada (FSBM, según sus siglas en inglés). El alto precio de ciertas materias primas de alta calidad con alto contenido en proteína como la harina de pescado y los concentrados de proteína de soja (SPC, según sus siglas en inglés) han hecho que se muestre mayor interés en la FSBM. 55 Complejo soja

6 La fermentación en la FSBM de soja es realizado por Aspergillus oryzae o Bacillus subtilis, que reducen significativamente el contenido en ANFs y oligosacáridos no digestibles Estos cambios conllevan un aumento de la concentración de aminoácidos (±10%) y mejora de la digestibilidad, como también la activación inmune (Hong et al., 2004). En dietas de aves de corral, estos tipos de productos de soja son considerados como la fuente más importante, aunque no la primera, de aminoácidos digestibles. La concentración de aminoácidos en los productos de soja es relativamente más alto que en otros ingredientes que contienen una cantidad similar en proteína. Full-fat haba de soja (FFSB-raw) Harina de soja -Hi-Pro SBM Soja fermentada- FSBM Soja con enzimas- E-SBM Concentrado de proteína de soja-spc Proteína bruta, % Oligosacáridos, % Carbohidratos (NFE), % Almidón, % Inhibidor de tripsina, mg/g proteína β-conglicinina mg/g Phytic P, % , ,4-0, ,2-0,4 56 < <0,01 0,1-0,4 65 < <0,01 <0,5 Tabla 1. Efecto del proceso sobre la proteína bruta y la composición de factores antinutricionales en los productos de soja Los productos de soja son ricos en lisina, triptófano y treonina. En términos de perfil de aminoácidos, los productos de soja son una fuente excelente de lisina, triptófano y treonina comparados con otros ingredientes con una base proteica similar. Asimismo, los productos más refinados de soja cuentan con una mayor digestibilidad de aminoácidos y de los otros ingredientes. Complejo soja 56

7 Es importante remarcar que existen grandes diferencias en las concentraciones de aminoácidos como se muestra en la Tabla 2; en ella se muestran diversas SBM de distintos orígenes. (Coca-Sinova et al 2008; Ravindran et al., 2014). Diferencias que se deben en parte a los distintos métodos de molienda utilizados. Con referencia a los otros ingredientes proteicos, SBM y los productos de soja en general tienen un elevado contenido en energía. EE.UU. Brasil Argentina P n MS 88,6 88,6 88,5 NS CP 53,9 a 52,7 b 51,6 c *** CF 4,3 c 6,4 a 5,5 b *** FND 8,8 c 11,9 a 10,7 b *** EE 1,8 b 2,0 a 1,9 ab * n Lisina 6,15 a 6,05 c 6,09 b *** Metionina 1,36 a 1,33 b 1,36 a *** Cisteina 1,50 a 1,47 b 1,50 a *** Treonina 3,91 a 3,88 b 3,93 a *** Triptófano 1,36 b 1,34 c 1,37 a *** n TIA 3,6 a 3,0 b 2,9 b *** PDI 19,9 a 15,3 c 17,1 b *** KOH 87,3 a 83,6 b 82,5 c *** Ureasa 0,02 0,03 0,02 n Sacarosa 8,3 a 6,5 c 7,6 b *** Estaquiosa 6,4 a 5,3 c 5,6 b *** Rafinosa 1,1 c 1,6 a 1,3 b *** Tabla 2. Resumen de los resultados de una encuesta europea entre 2007 y 2011 sobre la calidad de los componentes de la harina de soja de diferentes orígenes 1 1 Mateos, 2012; en base a MS a,b,c aquellos que difieren en superíndice son significativamente diferentes *<P 0,05 **<P0,01 *** <P 0,001 Los productos de soja en general tienen un elevado contenido en energía 57 Complejo soja

8 Este mayor contenido energético fue observado independientemente del método de determinación de la Energía Metabolizable Aparente (EMA) (ver Tabla 3), y también a pesar de la determinación del elevado contenido en factores antinutricionales no fibrosos que son diversos y, en términos de sus efectos, los más importantes en la SBM. Las diferencias entre los métodos de estimación de la EMA subrayan la importancia del modelo factorial utilizado para la estimación de la energía juntamente con las necesidades de implementar un sistema consistente de cálculo de formulación. Tabla 3. Composición química media. (g/kg peso total) de los extractos de haba de soja, semilla de colza, girasol y semilla de algodón 1. 1 Adaptado de Pettersson y Pontoppidan, Tabla recopilatoria de Bach, 1997 y auvant et al., a Tabla de valores desauvant et al., b CVB 2005 (avicultura). c Janssen, 1989; NRC 1994:EM=(375*CP+463.9*EE+149*NFE)/100. d Valores basados en proteína bruta, rasa bruta (EE),almidón y sacarosa. Este planteamiento permitirá un ajuste oportuno de los valores de energía basado en la composición química y en una clasificación adecuada de los ingredientes. En todos los ingredientes proteicos, los ANFs afectan la digestibilidad de los nutrientes. En el caso de la SBM hay muchos ANFs relacionados con la presencia de un elevado nivel de diversas y conocidas combinaciones de carbohidratos que se asocian a una baja digestibilidad. Esta fracción puede suponer por encima de un 30-35% de toda la SBM y son principalmente compuestos polisacáridos no amiláceos (NSP, según sus siglas en inglés) o oligosacáridos como la sacarosa, rafinosa, estaquiosa (Tabla 4-5). En todos los ingredientes proteicos, los ANFs afectan la digestibilidad de los nutrientes Complejo soja 58

9 Mientras el disacárido sacarosa parece ser digestible para las aves, los tri- y tetra-sacáridos, rafinosa y estaquiosa, contiene cada uno D-galactosa que requieren del enzima α-galactosidasa. Suplementando las dietas con α-galactosidasa se ha podido observar que existe un efecto positivo con una mejor utilización de la dieta y una mejora de los rendimientos en dietas en base a maíz-soja (Kidd et al., 2001); Wang et al., 2005). La baja digestibilidad de los carbohidratos de la soja ha sido demostrada en numerosas ocasiones y se debe a la ausencia del enzima endógeno adecuado en el sistema enzimático de las aves. De este modo, sus efectos son muchos más notorios en los animales jóvenes que en los adultos que lo pueden compensar con una mayor actividad fermentativa de su flora microbiana en el tracto gastrointestinal (GIT, según sus siglas en inglés). Tabla 4. Composición de Oligosacáridos, Digestibilidad de MS y Valores de la EM total de muestras de SBM determina en pollos cecotomizados 1. 1 Adaptada de Parsons et al., SBM viene referenciado a la media de tres harinas convencionales; OS SBM a una harina de soja con bajo contenido Tabla 5. Concentración en policarbohidratos y monocarbonatos en el haba de soja y en la SBM, y la digestibilidad en SBM (% MS) 1 CVB, Polarimetric Starch 2 From Choct, 1997; 3From Leske and Coon, Complejo soja

10 Además, se puede dar asociado un fuerte efecto osmótico haciendo ineficiente la absorción de los mono- y di-sacáridos. En los pollos de engorde, la digestibilidad aparente de los monosacáridos es extremadamente baja e incluso provoca una efecto negativo con pérdidas endógenas. Si los oligo-sacáridos son fermentados o extraídos por etanol se puede conseguir mejorar los rendimientos y la EM de la SBM significativamente (Coon et al., 1990; Hong et al., 2004). Dados estos efectos comentados hasta ahora, es razonable que se valore cada vez más la adición de productos como el SPC y la FSBM porque aportan amplias ventajas especialmente en dietas de animales jóvenes. Concretamente, la SBM con alto contenido de sacarosa y bajo contenido de azúcares simples, rafinosa y estaquiosa deberían proporcionar un incremento de la concentración en energía y de los rendimientos de los pollos. PARÁMETROS CLAVE DE LA CALIDAD DE LOS PRODUCTOS DE SOJA Para la utilización de los productos de soja en nutrición animal, los parámetros más importantes de calidad son también aquellos que lo son en otros ingredientes mayoritarios, es decir la composición nutricional y los componentes químicos asociados. Como hemos mencionado anteriormente los primeros componentes son los aminoácidos y la energía y más específicamente sus niveles de digestibilidad y el grado en el que estos se metabolizan. Esto último depende en gran medida del nivel de ANFs, los cuales se dividen en ANFs termolábiles y termorresistentes (Tabla 6). De los ANFs, los termolábiles tienen mayor impacto sobre las características nutricionales. Sus efectos pueden ser relativamente fáciles de reducir si se aplica un tratamiento térmico adecuado como puede ser la extrusión, la expansión o un tratamiento con infra-rojos después del secado. Como su nombre indica, estos tratamientos no tienen ningún efecto sobre los termorresistentes, los cuales solo se pueden reducir a través de la aplicación de extracción, adición de enzimas o fermentación. Tabla 6. Factores anti-nutricionales en la soja Complejo soja 60

11 Posteriormente al tratamiento térmico quedan unos niveles residuales de ANFs termolábiles que permanecen en el producto de soja y que serán incorporados al pienso y que por tanto se diluyen. El nivel y el tiempo del tratamiento térmico determinará el nivel de ANFs termolábiles residuales y de sus efectos sobre la utilización de los nutrientes o la calidad de los productos de soja. Los productos de soja más elaborados como el SPC o SPI tienen un bajo nivel de ANF y consecuentemente una considerable mayor digestibilidad o calidad nutricional (Tabla 7). Normalmente, los productos de soja tratados apropiadamente con tratamientos térmicos o extractos o fermentados, tienen unos niveles menores tanto de ANFs termolábiles (Inhibidores de tripsina, lectinas) como de ANFs termorresistentes ( por ejemplo, oligosacáridos; antígenos). Curiosamente, sin la aplicación de fitasa, las uniones de Fósforo- Fitato se incrementan en los productos más evolucionados. Bajo las condiciones de formulación actuales la fitasa se adiciona de una manera rutinaria con lo que podría incrementar la disponibilidad del fósforo en las dietas en las que se usan productos más especializados. Tabla 7. Características analíticas de los tipos más comunes de los productos de soja. 1 Nota. SBM: harina de soja desengrada; SPC: concentrado de proteina de soja; SPI: extracto de proteina de soja 1 Adaptado por: Hansen (2003), Peisker (2001), Fasina et al. (2004), Maenz et al. (1999), CVB (1999), Ruiz (2011). 61 Complejo soja

12 Existe un nivel óptimo de tratamiento térmico, determinado por la combinación de duración * intensidad (ºC) En la aplicación del tratamiento térmico es importante determinar las condiciones exactas que los productos de soja deberían tener para ser tratados y permitir maximizar la reducción de los ANFs termolábiles, minimizando el efecto potencialmente negativo sobre la EMA y la digestibilidad de los aminoácidos (pensando en la generación de reacciones de Maillard). La tabla 8 nos muestra los efectos de un tratamiento térmico sobre el valor de la EMA de la SBM y los rendimientos de los pollos y las ponedoras. Esta tabla muestra claramente que existe un nivel óptimo de tratamiento térmico, determinado por la combinación de duración / intensidad (ºC). El resultado sugiere que para un relativo corto tiempo (entre 5 y 10 minutos) a temperaturas entre 105 y 110 ºC son suficientes para reducir los ANFs termolábiles que favorecen la reducción del valor nutritivo y de los rendimientos. La adición de humedad en forma de vapor parece facilitar en gran medida este efecto. Existen varios métodos para determinar la eficacia del tratamiento térmico para destruir los ANFs termolábiles. Estos métodos has sido descritos en detalle y han sido usados con diferentes formas y aplicaciones desde hace ya un tiempo en la industria de los piensos (van Eys, 2012). La base principal de estos métodos reside en la cuantificación del efecto del tratamiento térmico sobre las proteínas específicas, y entre estas, especialmente el enzima ureasa el cual es un componente natural de la semilla de soja. MÉTODOS DE CALIDAD DE SOJA Método del índice de ureasa Sobre esta base se desarrolla uno de los métodos de calidad de soja más comunes: el método del índice de ureasa (UI). Mientras la actividad residual ureasa sea relativamente similar al Inhibidor de Tripsina (y las lectinas) el UI es un buen método para determinar rápidamente la eficacia de los tratamientos térmicos sobre los ANFs. Uno de los métodos de calidad de soja más comunes: el método del índice de ureasa (UI) que consiste en medir los cambios de ph cuando la urea es liberada de la mezcla de la harina de soja, urea y agua Complejo soja 62

13 El método UI consiste en medir los cambios de ph cuando la urea es liberada de la mezcla de la harina de soja, urea y agua. Debido a su simplicidad y tiempo requerido el uso de este método está generalizado aunque quizás está sobrevalorado como medidor de la calidad de proteína en la SBM. La actividad ureasa solo mide si el tratamiento térmico es insuficiente y proporciona poca o ninguna información si el tratamiento ha sido excesivo y se ha producido daño sobre el perfil de aminoácidos o su disponibilidad (Dudley-Cash, 1999). En general, valores por debajo de 0.30 de unidades de cambio de ph son considerados como adecuados (Waldroup et al., 1985), sin embargo, estudios más recientes sugieren que los niveles ideales deberían reducirse mucho más (e incluso ser 0; Ruiz, 2011) para poder asegurar unos niveles de ANFs residuales aceptables. Para medir el efecto del tratamiento térmico sobre la digestibilidad de los aminoácidos, la solubilidad de proteína se calcula usando una solución al 0,2% de KOH. Este método fue desarrollado hace más de 40 años por los investigadores de Ralston Purina pero no fue reconocido como un método útil por la comunidad de investigadores hasta 15 años después de su descubrimiento (Araba y Dale, 1990), momento en el que se introdujo como un método rutinario. Aunque muchas compañías no aplican este método en su protocolo diario (West,2002). Harinas de soja con una solubilidad de proteína por debajo de 70% son consideradas generalmente como productos de soja que se han sometido a un tratamiento térmico excesivo (Parson et al.,1991) aunque se han podido observar mejoras en la digestibilidad de los aminoácidos cuando la solubilidad en KOH se movía más allá de 85% (Lee y Garlich, 1992). Esto también es un factor de calidad diferencial entre orígenes (ver tabla 8). Tabla 8. Efecto del tratamiento térmico sobre el valor de energía de la soja y la productividad de los pollos y las ponedoras 1 Hill y Renner, 1960; Autoclave a 4 lbs de presión excepto durante 120 min a 15 lbs. 3 Absorción aparente del extracto etéreo. 4 Producción de huevos (huevos/100 gallina y días) 63 Complejo soja

14 Índice de dispersión de proteína Otro método, llamado Índice de dispersión de proteína (PDI, según sus siglas en inglés) ha recibido considerable atención para determinar el tratamiento térmico adecuado para destruir los componentes antinutricionales de la harina de soja. En el trabajo de Batal y col. (2000) se establece el interés sobre este método aunque de manera simultánea se confirma el adecuado con el método de la solubilidad KOH (tabla 9). Tabla 9. Efectos del autoclave de los copos de soja en el rendimiento de pollos, solubilidad de proteina KOH, UI ( índice ureasa), PDI (Índice de Dispersión Proteica) e Inhibidor de Tripsina 1. 1 Bat et al., 2000 De este modo, el valor PDI obtenido por análisis de la mezcla de agua y harina de soja para proteína da una idea del método térmico empleado, junto a los valores de solubilidad KOH. Sin embargo el método PDI es más adecuado para valores que indiquen un menor tratamiento de la SBM mientras que el método de solubilidad KOH es más adecuado para indicar tratamientos excesivos. Además de esto, los resultados del método de PDI parece que cambian con el tiempo de almacenaje, lo que interfiere en la comparación entre lotes. Como la tabla 9 indica, valores de PDI de aproximadamente 30% indican un tratamiento suficiente y valores mayores a este que apuntan a que el tratamiento es insuficiente. Medición directa de los inhibidores de tripsina La medición directa de los inhibidores de tripsina (TI, según sus siglas en inglés) en harinas de soja es claramente considerada como la mejor para la determinación de los ANF. Kadade et al. (1974) describieron este método, pero es muy laborioso y caro, y requiere de un personal muy cualificado, por lo que su uso es limitado dentro de los procesos de control de calidad rutinarios. Además, mientras la determinación de TI es un indicador preciso para los rendimientos de los animales en harina de soja insuficientemente tostadas, no lo es para aquellas a las que se les ha aplicado un tratamiento excesivo. Complejo soja 64

15 CONCLUSIONES En las dietas modernas de aves de corral los productos de soja son un ingrediente constante e importante que significan entre 10 y 25% de la dieta en los sistemas de producción más industrializados. En consecuencia, su calidad y composición ejercen una influencia importante en la calidad de la dieta total y, por lo tanto, el rendimiento de las aves. La calidad de todos los productos de la soja depende en gran medida de su contenido de componentes que se conocen comúnmente como factores antinutricionales (ANF). Los productos de soja contienen particularmente este grupo de factores y su nivel puede ser modificado y medido para mejorar la calidad del producto de soja. Los cambios en la calidad de SBM -como en todos los productos de soja- afectan a la digestibilidad de la dieta y el metabolismo del ave; además, y de manera específica, al nivel de aminoácidos digestibles y a la energía metabolizable. Este efecto es más marcado en los animales más jóvenes que en los animales de más edad, y afecta y está directamente relacionado con el nivel de ANF residuales. Por lo tanto, es lógico pensar que cuanto más evolucionado sea el producto de soja más valor añadido tendrá y presentará normalmente un menor nivel de ANF. La cuantificación de los ANF (siguiendo los diversos tipos y posibilidades de tratamientos tecnológicos) es un factor esencial con el fin de asignar correctamente los diferentes productos de soja a dietas específicas y -en condiciones ideales- formular con mayor precisión estas dietas, optimizando en consecuencia mejor las dietas con un menor coste. Se han propuesto otros métodos distintos, pero estos no han encontrado una amplia aplicación (todavía). Este es por ejemplo el caso para el método conocido como fijación decolorante. Este ensayo se basa en la observación de los cambios de absorbancia cuando un colorante (Rojo Cresol) se une a la proteína soluble en SBM causando un cambio de color visible. Un método más ampliamente utilizado parece ser el ensayo Aminored (desarrollado por Evonik) que relaciona los valores de digestibilidad de aminoácidos con el grado de daño por calor sobre la base de una clasificación, llamado el indicador de daños térmicos causados utilizando un infrarrojo cercano (NIR): sistema (AminoNews, 2010). Un resumen de estos métodos lo encontramos en la tabla 10. Los ANF clave afectan a la optimización y utilización de la dieta y por ello se han revisado tanto los efectos como los métodos para determinar los ANF residuales. 65 Complejo soja

16 Estos métodos deben ser incluidos en los programas de garantía de calidad en la rutina para la producción de piensos de aves de corral. Sólo con el uso constante y la aplicación de los resultados se puede optimizar la producción de aves de corral. Tabla 10. Resumen de los principales tests de control de calidad para el tratamiento térmico de la SBM Complejo soja 66

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